CN106242315B - 玻璃化学钢化炉系统、化学钢化玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玻璃化学钢化炉系统、化学钢化玻璃及其制备方法，所述玻璃化学钢化炉系统包括钢化炉，所述钢化炉用于对玻璃进行化学钢化处理；预热炉，所述预热炉用于在所述钢化炉对玻璃进行化学钢化处理之前对所述玻璃进行预热处理；以及冷却炉，所述冷却炉用于在所述钢化炉对玻璃进行化学钢化处理之后对所述玻璃进行冷却处理，所述冷却炉与所述钢化炉、所述预热炉位于同一水平面上。本发明的玻璃化学钢化炉系统，所述玻璃化学钢化炉系统的预热炉、钢化炉与冷却炉位于同一水平面上，通过采用“并行的工作方式”可有效的利用预热炉和冷却炉，从而节约了能源，提高了设备的工作效率。

Description

玻璃化学钢化炉系统、化学钢化玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃化学钢化炉系统、化学钢化玻璃及其制备方法。

背景技术

化学钢化玻璃是用化学的方法，基于离子扩散机理在玻璃表层进行离子交换，用较大的离子来置换玻璃成分中较小的离子，于玻璃表面形成一个压应力层，在压应力的作用下使得玻璃增加韧性，从而使得玻璃本身具有较高的抗压强度，不容易被损坏。当玻璃表面达到一定的压应力、并且达到一定的压应力层深度时，在玻璃受到火焰灼烧时，压应力层将可以抵御热冲击给玻璃带来的影响，起到防火的作用。

参考图1，现有技术中提供的一种玻璃化学钢化炉系统包括预热炉100、钢化炉200、冷却炉300。其中钢化炉200位于下方，预热炉100和冷却炉300倒置，且位于钢化炉200的左右上方，呈倒“品”字排列。在生产过程中，待处理玻璃在三个炉中的放入和取出都由程序控制的机械手完成，首先将待处理玻璃放入位于左上方的预热炉100中，预热后机械手从预热炉100中将待处理玻璃取出并放入下方的钢化炉200中进行离子置换处理，然后机械手再将下一批待处理玻璃放入预热炉100，钢化炉200中的玻璃钢化后再由机械手取出放入冷却炉300。整个过程由程序控制，由于预热程序同冷却程序的时间(通常为1-2小时)大大的短于钢化程序的时间(通常为3-10小时)，钢化炉在工作的时候，预热炉同冷却炉需要等待，“串行的工作方式”造成了大量的能源浪费以及设备运作效率的低下。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种玻璃化学钢化炉系统，所述玻璃化学钢化炉系统的预热炉、钢化炉与冷却炉位于同一水平面上，通过采用“并行的工作方式”可有效的利用预热炉和冷却炉，从而节约了能源，提高了设备的工作效率。本发明的另一个目的在于提出一种制备化学钢化玻璃的方法。本发明的再一个目的在于提出一种化学钢化玻璃。

根据本发明的玻璃化学钢化炉系统，所述玻璃化学钢化炉系统包括钢化炉，所述钢化炉用于对玻璃进行化学钢化处理；预热炉，所述预热炉用于在所述钢化炉对玻璃进行化学钢化处理之前对所述玻璃进行预热处理；以及冷却炉，所述冷却炉用于在所述钢化炉对玻璃进行化学钢化处理之后对所述玻璃进行冷却处理，所述冷却炉与所述钢化炉、所述预热炉位于同一水平面上。

根据本发明的玻璃化学钢化炉系统，所述玻璃化学钢化炉系统的预热炉、钢化炉与冷却炉位于同一水平面上，通过采用“并行的工作方式”可有效的利用预热炉和冷却炉，从而节约了能源，提高了设备的工作效率。

另外，根据本发明上述的玻璃化学钢化炉系统，还可以具有如下附加的技术特征：

所述钢化炉包括钢化炉本体以及位于钢化炉本体中的盐浴内胆，所述预热炉包括预热炉本体以及位于预热炉本体中的预热内胆，所述冷却炉包括冷却炉本体以及位于冷却炉本体中的冷却内胆，其中，所述冷却炉本体、所述预热炉本体与所述钢化炉本体的结构相同。

所述盐浴内胆用于容纳钢化处理液，其中，所述钢化处理液包括钠盐、钾盐、铷盐、铯盐中的任意一种。

所述盐浴内胆用于容纳钢化处理液，其中，所述钢化处理液包括钠盐、钾盐、铷盐、铯盐中的任意几种。

所述钢化炉包括一个或多个，所述预热炉包括一个或多个，所述冷却炉包括一个或多个。

多个所述钢化炉、多个所述预热炉与多个所述冷却炉的位置可自由分布。

所述钢化炉用于对玻璃成分中同一离子进行多次置换反应的复合钢化处理。

所述钢化炉用于对玻璃成分中两种或两种以上的离子进行置换反应的复合钢化处理。

所述预热炉或所述冷却炉可设置成同时具备加热功能与冷却功能的通用炉。

所述预热炉、所述钢化炉与所述冷却炉可通用。

所述玻璃化学钢化炉系统还包括保温炉，所述保温炉用于将所述玻璃从预热炉转移至钢化炉或者从钢化炉转移至冷却炉的过程中进行保温处理。

所述玻璃化学钢化炉系统还包括搬运机构，所述搬运机构用于将待处理玻璃从所述预热炉、所述钢化炉或/和所述冷却炉中放入或取出；自动控制单元，所述自动控制单元用于控制所述搬运机构工作；温度控制单元，所述温度控制单元用于自动调节所述预热炉、所述钢化炉以及所述冷却炉的温度。

本发明还提供了一种制备化学钢化玻璃的方法，所述方法包括以下步骤：S10、将待处理玻璃在预热炉中进行预热处理；S20、将步骤S10中预热处理过的玻璃放入第i个钢化炉中进行化学钢化处理，其中，1≤i≤N，i为正整数，且N为所述钢化炉的数量。S30、将经过步骤S20中化学钢化处理过的玻璃放入冷却炉中进行冷却处理，且所述冷却炉与所述钢化炉、所述预热炉位于同一水平面上。

根据本发明的制备化学钢化玻璃的方法，本方法中的玻璃化学钢化炉系统的预热炉、钢化炉与冷却炉位于同一水平面上，通过采用“并行的工作方式”可有效的利用预热炉和冷却炉，从而节约了能源，提高了设备的工作效率。

本发明还提供了一种化学钢化玻璃，所述玻璃由上述制备化学钢化玻璃的方法所制得。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中的一个玻璃化学钢化炉系统的结构图；

图2是本发明一个实施例的玻璃化学钢化炉系统的结构图；

图3是本发明另一个实施例的玻璃化学钢化炉系统的结构图；

图4是本发明再一个实施例的玻璃化学钢化炉系统的结构图；

图5是本发明一个实施例的制备化学钢化玻璃的方法的流程图；

图6是本发明一个实施例的具有复合压应力层的玻璃的结构图；以及

图7是本发明另一个实施例的具有复合压应力层的玻璃的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了一种玻璃化学钢化炉系统，所述玻璃化学钢化炉系统采用化学工艺方式生产钢化玻璃。

图2是本发明一个实施例的玻璃化学钢化炉系统的结构图；图3是本发明另一个实施例的玻璃化学钢化炉系统的结构图；图4是本发明再一个实施例的玻璃化学钢化炉系统的结构图。参考图2-图4，本发明提供了一种玻璃化学钢化炉系统，所述玻璃化学钢化炉系统包括预热炉100、钢化炉200以及冷却炉300。待处理玻璃通过在预热炉100中预热、在钢化炉200中钢化处理、然后在冷却炉300中冷却退火即可被加工成化学钢化玻璃。

预热炉100用于对待处理玻璃进行预热处理，通过在预热炉100中对待处理玻璃加热，使其达到钢化温度，可使得钢化玻璃的生产周期大大缩短，降低了玻璃的热耗，提高了钢化玻璃的生产效率。通常地，待处理玻璃在预热炉100中需要被加热至630℃左右。

钢化炉200用于对上述预热炉100中预热处理过的玻璃进行化学钢化处理，例如可通过表面脱碱、碱金属离子交换等方法进行处理。在本实施例中，所述钢化炉200通过碱金属离子交换的方法对上述预热炉100中预热处理过的玻璃进行处理。

冷却炉300用于对上述钢化炉200中化学钢化处理过的玻璃进行冷却退火处理。参考图2，所述冷却炉300、所述钢化炉200与所述预热炉100在同一水平面上。本实施例提供的一种玻璃化学钢化炉系统，在水平面上，从左到右依次分布预热炉100、钢化炉200以及冷却炉300。化学钢化玻璃的生产工序为预热阶段、钢化阶段、冷却阶段，其中预热阶段和冷却阶段的时间为1-2小时，而钢化阶段的时间为3-10小时，本发明的玻璃化学钢化炉系统，所述玻璃化学钢化炉系统的预热炉100、钢化炉200与冷却炉300位于同一水平面上，通过采用“并行的工作方式”可有效的利用预热炉和冷却炉，避免了现有技术中的玻璃化学钢化系统的预热炉100与冷却炉100等待钢化炉200而浪费的时间，从而节约了能源，提高了设备的工作效率。

在具体实施中，所述钢化炉200包括钢化炉本体以及位于钢化炉本体中的盐浴内胆，盐浴内胆用于容纳钢化处理液，所述预热炉100包括预热炉本体以及位于预热炉本体中的预热内胆，所述冷却炉300包括冷却炉本体以及位于冷却炉本体中的冷却内胆。所述冷却炉300的冷却炉本体、所述预热炉本体100的预热炉本体以及所述钢化炉200的钢化炉本体的结构均相同，通过将所述冷却炉本体、所述预热炉本体以及所述钢化炉本体设置成相同，可以使得冷却炉300、钢化炉200以及冷却炉100通用，在具体工艺生产中，只需要更换盐浴内胆或预热内胆或冷却内胆，即可实现三种炉的通用，从而降低了成本，提高了生产效率。

在具体实施中，钢化炉200的盐浴内胆用于容纳钢化处理液，所述钢化处理液用于对预热炉100中预热处理过的玻璃进行化学钢化处理。所述钢化处理液可包括钠盐、钾盐、铷盐、铯盐中的任意一种或者任意几种。所述钠盐、钾盐、铷盐、铯盐为本领域技术人员所公知的化学物质，在这里不再赘述。

在具体实施中，参考图3，所述钢化炉200可包括多个，例如包括N个，其中N为正整数。每个钢化炉200的盐浴内胆所容纳的钢化处理液既可以是钠盐、钾盐、铷盐、铯盐中的任意一种，也可以是钠盐、钾盐、铷盐、铯盐中的任意几种。

玻璃的主要成分是二氧化硅以及硅酸盐，其中硅酸盐包含多种离子，在对待处理玻璃进行复合钢化处理时，所述钢化炉200既可以对玻璃成分中同一离子进行多次置换反应，也可以对玻璃成分中两种或两种以上的离子进行置换反应。

钢化炉200对玻璃成分中同一离子进行多次置换反应，可在玻璃表面形成多层不连续的离子交换层，从而在玻璃表面形成复合压应力层。具体地，参考图3，多个钢化炉200的盐浴内胆中设有钠盐的钠离子，可置换出玻璃成分中的锂盐的锂离子；或者多个钢化炉200的盐浴内胆中设有钾离子，可置换出玻璃成分中的钠离子或/和锂离子；或者多个钢化炉200的盐浴内胆中设有铷离子，可置换出玻璃成分中的钾离子、钠离子或/和锂离子；或者多个钢化炉200的盐浴内胆中设有铯离子，可置换出玻璃成分中的铷离子、钾离子、钠离子或/和锂离子。

例如：多个钢化炉200的盐浴内胆中盛放含有同样的钾盐的钢化处理液，在完成一个预热阶段-钢化阶段后，再进行第二个预热阶段-钢化阶段，最后进行冷却，其中第一个冷却阶段和第二个预热阶段可同时在预热炉内进行。在进行第二次循环的预热的时候，在热量的影响下，已经交换进去的钾盐的钾离子拥有活性，将会继续同玻璃内部的钠盐的钠离子进一步交换，原本交换进去的钾离子压应力层整体向玻璃内部迁移；玻璃内部的部分钠离子转移到玻璃表面，在玻璃表面形成新的可被交换层，为第二次复合压应力层的交换提供了新的被交换离子。在第二个循环的钢化阶段，第一次原本交换进去的钾离子压应力层再次整体向玻璃内部迁移，同时第二次钾钠离子交换反应发生，如图6所示，从而自外向内可形成压应力层41、张应力层42、压应力层41的复合压应力层。

钢化炉200对玻璃成分中两种或两种以上类型的离子的多次置换反应，可在玻璃表面形成更大的复合压应力层。具体地，参考图3，多个钢化炉200中每个钢化炉200的盐浴内胆的钢化处理液可以使用下面几种方式的任意组合方式：钢化炉200的盐浴内胆中设有含有钠离子的钢化处理液，用于置换出玻璃成分中的锂离子；钢化炉200的盐浴内胆中设有含有钾离子的钢化处理液，用于置换出玻璃成分中的钠离子或/和锂离子；钢化炉200的盐浴内胆中设有含有铷离子的钢化处理液，用于置换出玻璃成分中的钾离子、钠离子或/和锂离子；钢化炉200的盐浴内胆中设有含有铯离子的钢化处理液，用于置换出玻璃成分中的铷离子、钾离子、钠离子或/和锂离子。具体的生产工艺为：预热阶段-第一钢化阶段-第二钢化阶段-冷却阶段，从而在玻璃表面形成多种离子交换的复合压应力层。如图7所示，在玻璃表面形成一层较普通钢化大很多的复合压应力层51。

在具体实施中，所述钢化炉200可以包括一个或多个，所述预热炉100可以包括一个或多个，所述冷却炉300也可以包括一个或多个。钢化炉200的数量、预热炉100的数量以及冷却炉300的数量可根据实际工艺需要设置，以形成任意功能设定，从而生产者可以灵活、便捷地安排生产。

在一个实施例中，所述钢化炉200包括多个，所述预热炉100包括多个，所述冷却炉300也包括多个，且多个钢化炉200、多个预热炉100、多个冷却炉300的位置可自由分布。即在同一水平面上，多个钢化炉200、多个预热炉100及多个冷却炉300的位置可以根据实际生产工艺需要自由设定，例如多个钢化炉200、多个预热炉100与多个冷却炉300的位置可形成无数个排列组合，从而提高了生产效率，降低了生产成本。

在具体实施中，所述预热炉100或所述冷却炉300可设置成同时具备加热功能与冷却功能的通用炉。由于预热炉100的预热炉本体与冷却炉300的冷却炉本体的结构相等，在具体生产过程中，可较方便地将所述预热炉100或者所述冷却炉300设置成同时具备加热功能和冷却功能的通用炉，以便于交换使用，提高了生产底线，降低了生产成本。

在具体实施中，所述预热炉100、所述钢化炉200与所述冷却炉300可通用。由于预热炉100的预热炉本体、钢化炉200的钢化炉本体以及冷却炉300的冷却炉本体的结构均相同，在生产过程中，预热炉100、钢化炉200和冷却炉300可采用相同的结构设置，生产工艺中可以设定任意一个炉体为钢化炉200或预热炉100或冷却炉300，从而完成指定的对应的炉体功能，进行灵活的生产设定。

在具体实施中，参考图4，所述玻璃化学钢化系统还包括保温炉400，所述保温炉400起着实施各炉体转移、上下料运输及运输过程中的保温作用。例如：保温炉400可用于玻璃从预热炉100转移至钢化炉200或者从钢化炉200转移至冷却炉300的过程中进行保温处理。

在具体实施中，所述玻璃化学钢化炉系统还包括搬运机构、自动控制单元和温度控制单元，其中搬运机构用于将待处理玻璃从所述预热炉、所述钢化炉或/和所述冷却炉中放入或取出，自动控制单元用于控制所述搬运机构工作，而温度控制单元则用于自动调节所述预热炉、所述钢化炉以及所述冷却炉的温度。

本发明还提供了一种制备化学钢化玻璃的方法，参见图5，所述制备化学钢化玻璃的方法，具体包括以下步骤：

S10、将待处理玻璃在预热炉100中进行预热处理。搬运机构(例如，机械手)将待处理玻璃放入预热炉100中，通过在预热炉100中对待处理玻璃加热，使其达到钢化温度，可使得钢化玻璃的生产周期大大缩短，降低了玻璃的热耗，提高了钢化玻璃的生产效率。通常地，待处理玻璃在预热炉100中需要被加热至630℃。

S20、将上述步骤S10中预热处理过的玻璃放入钢化炉200中进行化学钢化处理。具体地，钢化炉200通过碱金属离子交换的方法对上述预热炉100中预热处理过的玻璃进行处理。通常地，钢化炉200包括多个，例如包括N个，N为正整数。在本实施例中，步骤S20具体为：将上述步骤S10中预热处理过的玻璃放入第i个钢化炉中进行化学钢化处理，其中，1≤i≤N，i为正整数，且N为所述钢化炉的数量。

S30、将上述步骤S20中化学钢化处理过的玻璃放入冷却炉300中进行冷却处理，且所述冷却炉300与所述钢化炉200、所述预热炉100位于同一水平面上。

根据本发明的制备化学钢化玻璃的方法，本方法中的玻璃化学钢化炉系统的预热炉、钢化炉与冷却炉位于同一水平面上，通过采用“并行的工作方式”可有效的利用预热炉和冷却炉，从而节约了能源，提高了设备的工作效率。

在具体实施中，钢化炉200包括多个，例如包括N个，N为正整数。在制备钢化玻璃的整个工艺流程中，可从第一个钢化炉200到第N个钢化炉200重复上述步骤S10、S20及S30。

本发明还公开了一种化学钢化玻璃，所述化学钢化玻璃采用上述制备化学钢化玻璃的方法所制得。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种玻璃化学钢化炉系统，其特征在于，包括：

钢化炉，所述钢化炉用于对玻璃进行化学钢化处理；

预热炉，所述预热炉用于在所述钢化炉对玻璃进行化学钢化处理之前对所述玻璃进行预热处理；以及

冷却炉，所述冷却炉用于在所述钢化炉对玻璃进行化学钢化处理之后对所述玻璃进行冷却处理，所述冷却炉与所述钢化炉、所述预热炉位于同一水平面上；

所述预热炉、所述钢化炉和所述冷却炉在所述水平面上从左到右依次分布；

所述钢化炉包括钢化炉本体以及位于钢化炉本体中的盐浴内胆，所述预热炉包括预热炉本体以及位于预热炉本体中的预热内胆，所述冷却炉包括冷却炉本体以及位于冷却炉本体中的冷却内胆，其中，所述冷却炉本体、所述预热炉本体与所述钢化炉本体的结构相同；

所述预热炉或所述冷却炉可设置成同时具备加热功能与冷却功能的通用炉；

所述预热炉、所述钢化炉与所述冷却炉可通用。

2.根据权利要求1所述的玻璃化学钢化炉系统，其特征在于，所述盐浴内胆用于容纳钢化处理液，其中，所述钢化处理液包括钠盐、钾盐、铷盐、铯盐中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的玻璃化学钢化炉系统，其特征在于，所述盐浴内胆用于容纳钢化处理液，其中，所述钢化处理液包括钠盐、钾盐、铷盐、铯盐中的任意几种。

4.根据权利要求1所述的玻璃化学钢化炉系统，其特征在于，所述钢化炉包括一个或多个，所述预热炉包括一个或多个，所述冷却炉包括一个或多个。

5.根据权利要求4所述的玻璃化学钢化炉系统，其特征在于，多个所述钢化炉、多个所述预热炉与多个所述冷却炉的位置可自由分布。

6.根据权利要求2所述的玻璃化学钢化炉系统，其特征在于，所述钢化炉用于对玻璃成分中同一离子进行多次置换反应的复合钢化处理。

7.根据权利要求3所述的玻璃化学钢化炉系统，其特征在于，所述钢化炉用于对玻璃成分中两种或两种以上的离子进行置换反应的复合钢化处理。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的玻璃化学钢化炉系统，其特征在于，还包括保温炉，所述保温炉用于将所述玻璃从预热炉转移至钢化炉或者从钢化炉转移至冷却炉的过程中进行保温处理。

9.根据权利要求8所述的玻璃化学钢化炉系统，其特征在于，还包括：

搬运机构，所述搬运机构用于将待处理玻璃从所述预热炉、所述钢化炉或/和所述冷却炉中放入或取出；

自动控制单元，所述自动控制单元用于控制所述搬运机构工作；

温度控制单元，所述温度控制单元用于自动调节所述预热炉、所述钢化炉以及所述冷却炉的温度。

10.一种制备化学钢化玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、将待处理玻璃在预热炉中进行预热处理；

S20、将步骤S10中预热处理过的玻璃放入第i个钢化炉中进行化学钢化处理，其中，1≤i≤N，i为正整数，且N为所述钢化炉的数量；

S30、将经过步骤S20中化学钢化处理过的玻璃放入冷却炉中进行冷却处理，且所述冷却炉与所述钢化炉、所述预热炉位于同一水平面上；

其中，所述预热炉、所述钢化炉和所述冷却炉在所述水平面上从左到右依次分布；

所述钢化炉包括钢化炉本体以及位于钢化炉本体中的盐浴内胆，所述预热炉包括预热炉本体以及位于预热炉本体中的预热内胆，所述冷却炉包括冷却炉本体以及位于冷却炉本体中的冷却内胆，其中，所述冷却炉本体、所述预热炉本体与所述钢化炉本体的结构相同；

所述预热炉或所述冷却炉可设置成同时具备加热功能与冷却功能的通用炉；

所述预热炉、所述钢化炉与所述冷却炉可通用。

11.根据权利要求10所述的制造化学钢化玻璃的方法，其特征在于，从第一个钢化炉到第N个钢化炉顺序重复N次所述步骤S10、步骤S20及步骤S30。

12.一种化学钢化玻璃，其特征在于，所述化学钢化玻璃由权利要求10或权利要求11中的方法所制备。